CC BY
173
УДК 636.22/.28.082.12 UDK 636.22/.28.082.12
ГЕНЕТИЧЕСКИЕ МАРКЕРЫ В GENETIK MARKERS IN THE МЯСНОМ СКОТОВОДСТВЕ MEAT ANIMAL HUSBANDRY
Л.Н. Чижова, д. с.-х. н., Chizhova L.N., Dr. Agr. Sci.,
Г.Н. Шарко, старший научный Sharko G.N., senior researcher сотрудник
ФГБНУ ВНИИОК. FGBNU VNIIOK.
А.К. Михайленко, д. биол. н. Mikhaylenko A. K., Dr. Biol. Sci.
ГБОУ ВПО «Ставропольский SBEI «Stavropol State Medical
государственный медицинский University»
университет»
Выявлены животные с There are indentified animals желательным генотипом CC, CG в with a desired CC, CG genotype in локусе гена кальпаин (CAPN1), the locus of calpain gene (CAPN1) ассоциированные с «нежностью» associated with the tenderness of мяса. meat.
Ключевые слова: крупный Key words: horned cattle,
рогатый скот, продуктивность ,ген productivity, calpain gene (CAPN1), кальпаин (CAPN1), аллельный allelic polymorphism полиморфизм
Введение. Современная молекулярная генетика создает условия для решения практических задач селекции - формирования стад с желательным уровнем продуктивности на основе генетических маркеров. Одним из ключевых преимуществ которых является то, что они могут быть применены для прижизненной оценки продуктивного потенциала сельскохозяйственных животных в самом раннем возрасте. Доказана высокая информативность одиночных нуклеотидных полиморфизмов (SNP) - генетических маркеров, ассоциированных с желательным сочетанием проявления хозяйственно ценных признаков [1,2,3].
В настоящее время особая значимость и важность придается прижизненной оценке животных в селекции мясных пород крупного рогатого скота на качество мяса. Это одно из условий, обеспечивающих востребованность, устойчивый спрос на рынке качественной говядины, её «мраморность». Особое направление и интенсивность липидного обмена оказывают влияние на содержание внутримышечного жира (IMF - сумма внутриклеточных жировых компонентов), что обусловливает «мраморность» мяса [4]. Из-за равномерно распределенных жировых прослоек в мышечных тканях такое мясо в процессе приготовления приобретает особую нежность и мягкость.
Не все породы мясного направления имеют одинаково
выраженную склонность к образованию такого мяса [5].
Доказано, что нежность мяса обусловлена действием трех различных генов, ответственных за синтез миостатина, кальпаина и кальпастатина [6].
Кальпаин (CAPN1) кодируется большой субъединицей м -кальпаина. Ген состоит из 22 экзонов и имеет размер около 30 т.н.п. В кодирующей части гена обнаружены две несинонимические замены, приводящие к изменениям в аминокислотной последовательности в положениях 316 (глицин на аланин) и 530 (валин на изолейцин). В нуклеотидной последовательности это были замены С и G и A на Gi. Желательными аллельными формами, обеспечивающими получение мяса повышенной нежности, являются С316 и G530. Животные, гомозиготные по этим аллелям, представляют большой селекционный интерес.
Целью настоящего исследования являлась оценка встречаемости животных с желательными аллельными формами гена кальпаина (CAPN1) с помощью полимеразной цепной реакции (ПЦР) при использовании генетических маркеров.
Материал и методика исследований. Объектом исследований являлись животные казахской белоголовой (n=25) и калмыцкой (n=47) пород, биоматериалом - кровь. Кровь, полученную из яремной вены, вносили в пробирки с 600 мкл этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА) до конечного объема 10 мл. Выделение ДНК из крови проводили с использованием комплекта реагентов для выделения геномной ДНК из цельной крови «ДНКЭкстран1» («Синтол», Россия). Для амплификации фрагмента гена CAPN1 использовались праймеры: 5'AGCAGCCCACCATCAGAGAAA - 3' 5' TCAGCTGGTTCGGCAGAT - 3'.
ПЦР в реальном времени проводили на программируемом амплификаторе АНК32 в объеме реакционной смеси 25 мкл, содержащей 60 мМ трисНС1 (рН 8,5), 1,5 мМ MgCl2, 25 мМ KCl, 10 мМ меркаптоэталол; 0,1 мМ тритон Х100; 0,2 мМ дНТФ, 1 ед. Taq ДНК полимеразы, по 0,5 мкМ каждого из праймеров. Амплификацию гена CAPN1 проводили по следующему режиму:
1. 95 оС - 120 сек х 1;
2. 64 оС - 40 сек х 40;
3. 95 оС - 20 сек х 40.
Частоту встречаемости генотипов определяли по формуле: p= n/N,
где р - частота определения генотипа, n - количество особей, имеющих определенный генотип, N - число особей.
Частоту отдельных аллелей определяли по формуле:
РА = (2nAA+nAB) : 2N qB = (2nBB+nAB) : 2N, где РА - частота аллеля А, qB - частота аллеля В, N - общее число аллелей.
Результаты исследований. Методом ПЦР в реальном времени установлено, что полиморфизм гена САРЖ в исследуемых породах мясного скота представлен двумя аллелями (С и G) с разной частотой встречаемости, с значительным преобладанием аллеля G: 0,86 - у казахской белоголовой породы и 0,81 - у калмыцкого скота. Доля аллеля С в исследуемых популяциях мясного скота была низкой: 0,14 - у скота казахской белоголовой породы, 0,18 - у калмыцкого скота (табл.). Таблица - Частота встречаемости генотипов, аллелей гена САРЖ
Порода п Частота аллелей Частота генотипов, %
C О СС ОО СО
Казахская белоголовая 25 0,14 0,86 8,0 80,0 12,0
Калмыцкая 47 0,18 0,82 14,9 78,7 6,4
Выявленная ситуация нашла отражение в частотах встречаемости генотипов. Частота встречаемости желательного генотипа СС в исследуемых популяциях колебалась от 8,0 у скота казахской белоголовой породы до 14,9% - у калмыцкого скота, с превосходством на 18,6%. При сравнительном анализе частот гетерозигот в исследуемых популяциях установлено, что в стаде скота казахской белоголовой породы в 18,8% случаев чаще встречались животные с генотипом СG: 12,0 против 6,4%.
Распределение гомозиготных генотипов GG в стадах было сравнительно равномерным: 80,0 и 78,7%.
Общее количество в исследуемых популяциях гомозигот (СС и GG) составило: 88,0 - казахской белоголовой породы и 93,6 - калмыцкой породы, при недостоверной разнице этого показателя между породами (рис. 1, 2).
а СС -: вв % СС
*СС вв П Св
Рис. 1 - Частота встречаемости Рис. 2 - Частота встречаемости
генотипов CAPN1 крупного рогатого генотипов CAPN1 крупного скота казахской белоголовой породы рогатого скота калмыцкой породы.
Заключение. Анализом результатов генетического тестирования популяций мясного скота казахской белоголовой и калмыцкой пород установлено, что полиморфизм гена CAPN1 представлен двумя аллелями (С и G) с различной частотой встречаемости. С минимальными значениями в казахской белоголовой породе (0,14), в калмыцкой (0,18) встречался аллель С, маркирующий нежность мяса, максимальная концентрация (0,86; 0,82 соответственно) характерна для аллеля G. При расчете количеств желательных генотипов CC и CG, возникших на основе случайного сочетания аллелей в одном аутосомном локусе [7], установлено превосходство (18,6%) гомозигот СС в популяции калмыцкого скота. Что касается гетерозигот CG, то их больше (18,8%) оказалось в популяции казахской белоголовой породы. Поскольку мерой генетической изменчивости является доля гетерогизот в популяции, то можно предположить, что при увеличении количества гетерозигот существует большая вероятность получения желательных генотипов. Использование генетических маркеров в качестве важного дополнительного критерия в селекции мясного скота, в сочетании с основными зоотехническими методами, значительно ускорит процесс создания стад с высоким генетическим потенциалом высокой продуктивности.
Литература:
1. Айбазов, А.М.М. Биотехнологические методы и приемы интенсификации воспроизводства овец и коз / А.М.М. Айбазов, П.В. Аксенова, Д.В. Коваленко // Овцы, козы, шерстяное дело. -2012. -№ 2. -С. 35.
2. Айбазов, А.М.М. Некоторые биологические и морфометрические показатели западно-кавказского тура / А.М.М. Айбазов, Т.В. Мамонтова // Овцы, козы, шерстяное дело. -2014. -№1. -С. 21-23.
3. Айбазов, М.М. Итоги и перспективы разработки и применения биотехнологических методов и приемов интенсификации воспроизводства овец и коз / М.М. Айбазов, П.В. Трубникова, Д.В. Коваленко // Сборник научных трудов Всероссийского научно-исследовательского института овцеводства и козоводства. -2012. -Т. 1.- № 5. -С. 4753.
4. Алтухов, Ю.П. Полиморфизм ДНК в популяционной генетике /Ю.П. Алтухов, Е.А. Салменкова // Генетика. - 2002. - Т. 38. - С. 1173-1195.
5. Гаджиев, З.К. Маркерные аллели продуктивности и генетические дистанции грубошерстных овец Северного Кавказа / З.К.Гаджиев, С.И. Кононенко //Труды Кубанского государственного аграрного университета. -2010.-№27.- С. 124-127.
6. Глазко, В.И. ISSR - PCR маркеры и мобильные генетические элементы в геномах сельскохозяйственных видов млекопитающих /В.И. Глазко, Е.А. Гладырь, А.В. Феофилов// Сельскохозяйственная биология.-2013. - №2. - С.71-76.
7. Джуламанов, К.М. Генетическая характеристика основных мясных пород /К.М. Джуламанов, Ш.А. Макаев, М.П. Дубовскова // Вестник РАСХН. -2010. - №6. - С. 70-73.
8. Дмитрик, И.И. Откормочные и мясные качества баранчиков породы советский меринос и их помесей с австралийскими мериносами /И.И. Дмитрик, Г.В. Завгородняя, Н.И. Ефимова //Овцы, козы, шерстяное дело. -2007. - С.43-45.
9. Дмитрик, И.И. Оценка мясных качеств молодняка овец ставропольской породы по
комплексу свойств /И.И. Дмитрик, Е.Г. Овчинникова //Ветеринарная патология. -2013. - №1. (43). - С.35-37.
10. Егоров, М.В. Развитие племенной базы мясного скотоводства Ставропольского края / М.В. Егоров, Г.Т. Бобрышова, И.А. Удовыдченко, А.М. Яковенко // В сборнике: Актуальные проблемы повышения продуктивности и охраны здоровья животных. -2006. -С. 144-147.
11. Жарова, Т.В. Биохимия мяса и молока /Т.В. Жарова// Учебное пособие для студентов высших учебных заведений. - М.:2005. - 283 с.
12. Завгородняя, Г.В. Новые подходы к оценке продукции овцеводства /Г.В. Завгородняя, И.И. Дмитрик, Ю.Д. Квитко, М.И. Павлова //Ветеринарная патология. -2013. - №1 (43).
- С.78-82.
13. Кононова, Л.В. Интенсификация селекционного процесса на основе ДНК-тестирования / Л.В. Кононова, Л.М. Смирнова // Известия Горского государственного аграрного университета. - 2016. - Т. 53. - № 2. - С. 162-166.
14. Кононова, Л.В. Полиморфизм гена ESR и его взаимосвязь с воспроизводительными качествами свиней выводимого типа / Л.В. Кононова, Л.М. Смирнова, В.И. Лозовой // В сборнике: перспективы и достижения в производстве и переработке сельскохозяйственной продукции. Сборник научных статей по материалам Международной научно-практической конференции, посвященной 85-летнему юбилею со дня основания факультета технологического менеджмента (зооинженерного). - Ставропольский государственный аграрный университет. - 2015.
- С. 52-56.
15. Косян, Д.Б. Использование метода ПЦР для генотипирования крупного рогатого скота по гену CAPN1 с использованием генетических маркеров /Д.Б. Косян, Л.Г. Сурундаева, Л.А. Маевская, Е.А. Русакова, О.В. Кван // Вестник ОГУ. -2012. - № 6 (142). - С. 26-30.
16. Рачков, И.Г. Интенсификация воспроизводства и повышение продуктивности свиней с использованием биотехнологических приемов / И.Г. Рачков // Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук / Ставропольский научно-исследовательский институт животноводства и кормопроизводства. - Ставрополь. - 2012.
17. Рачков, И.Г. Комплексная оценка свиней различных генотипов F 2 -генерации выводимого мясного типа / И.Г. Рачков, В.В. Семенов, Л.В. Кононова, В.И. Лозовой, Л.М. Смирнова, Л.В. Ворсина // Сборник научных трудов Всероссийского научно-исследовательского института овцеводства и козоводства. - 2014. - Т. 1. - № 7 (1). -С. 95-101.
18. Селионова, М.И. Генофонд и дифференциация тонкорунных пород овец юга России по группам крови /М.И. Селионова //Овцы, козы, шерстяное дело. -2004. -№ 1. -С.1-5.
19. Селионова, М.И. Микроструктурная оценка качества мяса овец разного направления продуктивности /М.И. Селионова, И.И. Дмитрик, Г.В. Завгородняя //Зоотехния. -2014. -№.11.- С.26-27.
20. Селионова, М.И. Молекулярно-генетические маркеры в оценке молочного скота /М.И. Селионова, Т.И. Антоненко // В сборнике: Научные основы повышения продуктивности сельскохозяйственных животных. Сборник научных трудов 5-й Международной научно-практической конференции. Главный редактор Горковенко Л.Г. - 2012. - С. 22-24.
21. Селионова, М.И. Оценка воспроизводительных качеств свиней на основе генетических маркеров / М.И. Селионова, Л.Н. Чижова, В.В. Семенов, И.Г. Рачков, В.А. Погодаев // Свиноводство. - 2014. - № 7. - С. 17-19.
22. Селионова, М.И. Перспективы использования геномных технологий в селекции овец (аналитический обзор) / М.И. Селионова, М.М. Айбазов, Т.В. Мамонтова // Сборник научных трудов Всероссийского научно-исследовательского института овцеводства и козоводства. - 2014. - Т. 3. - № 7. - С. 107-112.
23. Селионова, М.И. Продуктивные качества чистопородных и гибридных свиней разных генотипов RYR-1 гена / М.И. Селионова, Т.И. Антоненко, О.В. Плужникова // В сборнике: Научные основы повышения продуктивности сельскохозяйственных животных. Сборник научных трудов 5-й Международной научно-практической конференции. Главный редактор Горковенко Л.Г.- 2012. - С. 20-21.
24. Селионова, М.И. Система комплексной оценки генетического потенциала племенных
животных /М.И. Селионова и авторы. - Ставрополь: ВНИИОК, 2015. - 50 с.
25. Сулыга, Н.В. Морфологический состав и биохимические показатели крови первотелок голштинской черно-пестрой породы венгерской селекции в адаптационный период / Н.В. Сулыга, Г.П. Ковалева // Ветеринария и кормление. -2011. - №4. - С.21-23.
26. Трухачев, В.И. Использование иммуногенетических маркеров в селекции и воспроизводстве овец / В.И. Трухачев, М.И. Селионова // Вестник АПК Ставрополья.
- 2013. - № 2 (10). - С. 88-91.
27. Чижова, Л.Н. Белковый обмен и интенсивность роста молодняка овец / Л.Н. Чижова, Г.Н. Шарко //В сборнике: Перспективы и достижения в производстве и переработке сельскохозяйственной продукции. Сборник научных статей по материалам Международной научно-практической конференции, посвященной 85-летнему юбилею со дня основания факультета технологического менеджмента (зооинженерного). - Ставропольский государственный аграрный университет. - 2015.
- С. 173-177.
28. Чижова, Л.Н. Биохимические тест-системы, генетические маркеры продуктивности, их использование в селекции овец / Л.Н. Чижова //Диссертация на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук / Ставрополь. - 2004.
29. Чижова, Л.Н. Методические рекомендации по применению методов ДНК-диагностики в селекции крупного рогатого скота / Л.Н. Чижова, М.И. Селионова, В.В. Абонеев, М.В. Егоров, Г.П. Ковалева, О.В. Семенюк, Д.Е. Белов// Ставрополь. -2005.
30. Чижова, Л.Н. Прогнозирование племенной ценности овец по биохимическим и генетическим маркерам / Л.Н. Чижова // Овцы, козы, шерстяное дело. -2004. -№ 2. -С. 1-2.
31. Чижова, Л.Н. Способ оценки, прогноза продуктивности сельскохозяйственных животных в раннем возрасте на основе биохимических тест-систем / Л.Н. Чижова, М.И. Селионова, С.Ф.Силкина // Ставрополь. - 2010.
32. Шарко, Г.Н. Естественная резистентность овец в условиях откорма /Г.Н Шарко, Е.В. Якубова //Сборник научных статей по материалам Международной научно-практической конференции, посвященной 85-летнему юбилею со дня основания факультета технологического менеджмента (зооинженерного). Ставропольский государственный аграрный университет. -2015. -С. 184-187.
33. Barendse, W. TG 5 DNA marker test for marbing capacity in Australian feed for cattle /W. Barendse // Proc. Beef Quality CRC Marbling Symp. - H/ 52-57.
